[发明专利]基于土压平衡盾构机的SCAP式带压开舱方法

说明书

本发明公开了一种基于土压平衡盾构机的SCAP式带压开舱方法，采集盾构机所处地层的颗粒级配，及时选用合适的泥浆材料。注入泥浆封堵盾构机与所处地层之间的空隙、开挖面土体的孔隙，加固盾构机周边的土体；再排出土舱内的部分渣土并向土舱内注入泥浆，保持开挖面稳定；然后回缩刀盘，提高土舱内泥浆的渗透压力进行泥浆渗透，使开挖面上形成完整闭气泥膜；最后排出渣土及泥浆准备开舱作业。有效形成了泥膜、保证了开挖面的稳定和密闭性，克服了强透水地层中土压盾构带压开舱困难、气密性不良的问题，节省了带压开舱作业的准备时间。且本发明的泥膜形成工艺流程简单易行，无需增加其他设备，是一种简单易行、较快较经济的土压盾构带压开舱方法。

技术领域

本发明属于地下工程施工技术领域，具体涉及一种土压平衡盾构的SCAP式带压开舱方法。

背景技术

盾构机掘进过程中穿越高渗透性砂砾地层时，由于地层强度较大，经常会发生刀具的严重磨损及崩落甚至刀盘的磨损需要停机换刀等情况，因此必须进行盾构机的停机开舱，并对磨损的刀具进行维修或者更换，以提高盾构机的施工效率。

目前，盾构机掘进异常时停机开舱检修已经成为我国盾构隧道施工的常规操作。随着我国地下空间的开发，地铁建设城市的数量越来越多，目前地铁建设过程中大部分使用土压平衡盾构进行掘进施工，而土压盾构在穿越高渗性砂砾地层，尤其是高渗透性地层掘进异常时，如何阻止地层中大量的水流向土舱中，维持开挖面的稳定，已成为我国盾构施工单位关注的技术问题。

以压气施工为基础的带压开舱方法逐步应用到土压平衡盾构施工中，针对高渗透性砂砾层，目前的带压开舱方法采用的商品泥浆粘度非常高，在地层中渗透性低，在开挖面上形成泥膜并粘附于表面，压气进行开舱作业。目前可选择使用泥浆材料单一，需专门厂家配制好并运送于施工地点，材料制备过程要求严格、耗时较长，泥膜形成工艺加压复杂，泥浆材料购买价格非常昂贵，频繁开舱存在造价过高、准备过程耗时过长的问题。

发明内容

本发明提供了一种土压平衡盾构的SCAP式带压开舱方法，解决了上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于土压平衡盾构机的SCAP式带压开舱方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集盾构机所处地层的颗粒级配，配制好高密度泥浆供盾构机用；

S2、停止所述盾构机的掘进、通过设定的泥浆压力P1将配制好的泥浆注入所述盾构机与其所处地层之间的空隙中，并渗透至开挖面的土体孔隙中；

S3、将渣土从盾构机的土舱内排出一部分，同时将配置好的泥浆将土舱注满；

S4、停止土舱内渣土的排出，回缩刀盘，提高土舱内泥浆的渗透压力P2，在刀盘回缩过程中泥浆持续向开挖面土体中渗透，在开挖面表面形成完整泥膜；

S5、将土舱带压开舱作业时的气压值P4设置为大于开挖面的静止土、水压力之和，排出土舱内的渣土和泥浆，直至土舱内泥浆液面高度低于所述刀盘中心点；

S6、完成渣土和泥浆的排出后，对土舱进行加压，加压至设定值同时压力稳定后，维修人员通过人舱进入土舱进行带压开舱作业。

进一步地，所述步骤S2中，泥浆压力P1大于开挖面的水压力。压力差作用使得泥浆均匀注入盾构机盾壳与所处地层的间隙，并且通过渗透作用封堵开挖面土体孔隙，起到了防止盾构机盾壳周边土体中水分流入刀盘处的作用。

进一步地，所述步骤S3中，渣土排出量为土舱原渣土总量的1/2~2/3。起到了减少泥浆注入量、减小开挖面顶部与底部压力差的作用，提高开挖面稳定性，并且渣土排出过程中可在开挖面快速成膜，达到稳定效果。

进一步地，所述步骤S3中，盾构机的刀盘一直保持停止转动的状态。